数控机床电气控制.docx

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数控机床电气控制

IMBstandardizationoffice【IMB5AB-IMBK08-IMB2C】

数控机床电气控制

数控机床电气控制复习资料

一、单选题

1、下列数哪个数大（B）

（大B、中A、小C）

A、（569）8B、（6487）16C、（）2

（569）8=（0）2（6487）16=（011）2

（）2=（182）10

2、接触器是下列的哪一种的控制电器（A）。

A、用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。

B、能用于正常工作时不频繁接通和断开的电路，而且当电路发生过载、短路或失压等故障时，能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备。

C、能根据某种输入信号的变化而接通或断开控制电路。

3、（B）是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。

A、自动空气开关B、接触器C、电流继电器

4、（B）不但能用于正常工作时不频繁接通和断开的电路，而且当电路发生过载、短路或失压等故障时，能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备。

A、刀开关B、低压断路器C、组合开关

5、接近开关又称无触点行程开关，当运动着的物体在一定范围内与之接近时，它就会发生物体接近而“动作”的信号，（B）

A、以直接接触方式检测运动物体的位置。

B、以不直接接触方式检测运动物体的位置。

C、以间接接触方式检测运动物体的位置。

6、（A）又称无触点行程开关，当运动着的物体在一定范围内与之接近时，它就会发生物体接近而“动作”的信号，以不直接接触方式检测运动物体的位置。

A、接近开关B、按钮开关C、组合开关

7、电流继电器是根据输入电流信号的大小而动作的继电器。

其线圈是（C）

A、匝数多、导线细、阻抗大。

B、匝数多、导线粗、阻抗大。

C、匝数少、导线粗、阻抗小。

8、电流继电器与电压继电器的区别主要是（A）不同。

电流继电器的线圈匝数少、导线粗，与负载串联以反映电路电流的变化。

电压继电器的线圈匝数多、导线细，与负载并联以反映其两端的电压。

A、线圈B、衔铁C、触点

9、用来表明各种电气元件在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置电气控制系统图是（B）。

A、电气原理图B、电器元件布置图C、电器安装接线图

10、（B）是用来表达所有电气元件的导电部件和接线端子之间相互关系的图形。

A、电气元件布置图B、电气原理图C、电气安装接线图

11、热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，主要用于电动机或其他负载的（B）保护。

A、过压B、过载C、过流

12、位置检测装置能检测的最小位置变化量称作分辨率。

位置检测装置的分辨率应适当（A）机床加工精度。

A、高于B、低于C、等于

13、位置检测装置输出信号的变化量相对于输入信号变化量的比值为（A）。

A、灵敏度B、测量范围C、零漂

14、在输入量没有变化时，随时间和温度的变化，位置检测装置的输出量发生变化是（C）。

A、灵敏度B、分辨率C、零漂与温漂

15、位置检测装置能检测的最小位置变化量称为（B）。

A、灵敏度B、分辨率C、零漂与温漂

16、位置检测装置按检测量的测量基准，可分为（A）和增量式测量。

A、绝对式B、直接测量C、回转型

17、采用安装在电机或丝杠轴端的回转型检测元件测量机床直线位移的检测方法叫做（C）。

A、绝对测量B、直接测量C、间接测量

18、（A）用来检测工作台的实际位移或丝杠的实际转角。

A、位置检测装置B、进给伺服系统C、数控装置

19、（B）是指每个被测点的位置都从一个固定的零点算起，对应的测量值以二进制编码数据形式输出。

A、增量式位置检测B、绝对式位置检测C、直接测量

20、（A）是指只测位移增量，每检测到位置移动一个基本单位时，就输出一个脉冲波或正弦波，通过脉冲计数便可得到位移量。

A、增量式位置检测B、绝对式位置检测C、直接测量

21、在光电编码盘的里圈里还有一条透光条纹C（零标志刻线），用以每转产生一个脉冲，该脉冲信号又称为零标志脉冲，作为（B）

A、分辨率B、测量基准C、灵敏度

22、旋转编码器是一种（B）检测装置，在数控机床中得到了广泛的使用。

A、直线位移B、角位移C、短距离直线位移

23、（A）一般要在两点间移动的同时进行加工，所以不仅要求有准确的定位功能，还要求从一点到另一点之间按直线规律运动，而且对运动的速度进行控制。

A、直线控制的数控机床B、轮廓控制的数控机床C、点位控制的数控机床

24、某数控机床的数控装置只要求能够精确地控制从一个坐标点到另一个坐标点的定位精度，而不管是按什么轨迹运动，在移动过程中不进行任何加工。

那么这是属于（C）。

A、直线控制的数控机床B、轮廓控制的数控机床C、点位控制的数控机床

25、位置检测元件不直接安装在进给坐标的最终运动部件上，而是中间经过机械传动部件的位置转换（称为间接测量），亦即，坐标运动的传动链有一部分在位置闭环以外，这种伺服系统称为（B）。

A、开环伺服系统B、半闭环系统C、闭环伺服系统

26、（B）是数控系统的核心。

A、进给伺服系统B、数控装置C、可编程序控制器（PLC）

27、数控装置是整个数控系统的核心，按CNC装置中微处理器的个数可以分为单微处理器结构和（C）。

A、专用型结构B、功能模块式结构C、多微处理器结构

27、按CNC装置中各印刷电路板的插接方式可以分为（C）和功能模块式结构。

A、专用型结构B、个人计算机式结构C、大板式结构

28、在计算机中一般用一个微处理器作为主控单元，伺服系统大多使用步进电动机驱动，采用开环控制方式，精度较低，功能较简单，基本具备了计算机控制数控机床的主要功能是（A）。

A、经济型数控机床B、全功能型数控机床C、精密型数控机床

29、（C）数控机床采用闭环控制，它不仅具有全功能型数控机床的全部功能，而且机械系统的动态响应较快。

A、经济型B、全功能型C、精密型

30、由于（A）存在着固有的缺点（比如，有电刷，限制了转速的提高，而且结构复杂，价格贵），使其应用范围受到限制。

A、直流伺服电动机B、交流伺服电动机C、步进电动机

31、（B）又称主轴准停控制，即当主轴停止时能控制其停在固定位置。

A、开环控制B、主轴定向控制C、辅助控制

32、按照电动机学原理，当（A）的定子三相绕组接通三相交流电源时，就会产生旋转磁场。

A、交流电动机B、直流电动机C、步进电动机

33、数控机床的进给运动是由（A）完成的。

A、进给伺服系统B、位置检测装置C、可编程序控制器

34、目前，数控机床主要采用变频调速等先进交流调速技术，由电动机学基本原理可知，该交流调速技术通过改变（C）进行调速。

A、磁极对数B、定子供电电压C、定子供电频率

35、（B）是各种PLC通用的一种图形编程语言，在形式上类似于继电器控制电路，它直观、易懂，是目前应用最多的一种编程语言。

A、语句表B、梯形图C、功能表图

36、数控装置在硬件基础上必须有相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作，两者缺一不可。

数控装置的软件由（B）组成。

A、控制软件B、管理软件和控制软件两部分C、管理软件

37、（A）即用电气自控驱动工作台运动替代了人工机械驱动工作台运动。

A、进给控制B、辅助控制C、主轴控制

38、（C）是一种将电脉冲信号转换为机械角位移的机电执行元件。

A、交流电动机B、直流电动机C、步进电动机

39、主轴提供切削过程中的转矩和功率，主轴电动机一般使用（B）。

A、直流伺服电动机B、笼型异步电动机C、步进电动机

40、正弦波脉宽调制（SPWM）变频器的工作原理中运用了，冲量（窄脉冲的面积）相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果（B）这一采样控制理论重要结论。

A、不同B、基本相同C、无关

41、数控系统除了位置控制功能外，还需要主轴起/停、换刀、冷却液开/停等辅助控制功能。

这部分功能一般由（C）实现。

A、输入/输出装置B、数控装置C、可编程序控制器（PLC）

42、数控机床操作面板上及机床身上各开关、按钮，主轴正/反转和停止、冷却液的开/关、各坐标轴的点动及刀架夹盘的夹紧/松开等信号是通过（C）接受并控制的。

A、伺服驱动装置B、位置检测装置C、可编程序控制器

43、传统的继电接触器控制装置体积大、动作速度慢、耗电较多、功能少，目前大都用（A）取代。

A、可编程序控制器B、数控装置C、通用计算机

44、如图，PLC中块的“或”操作就是将梯形图中以LD起始的电路块和另外以LD起始的电路块并联起来。

当输入点与输入点的状态都为“1”时，输出为（A）。

LD?

A?

LD?

A?

OLD

=

A、“1”B、“0”C、都不是

45、在数控系统中，RS-232C接口是（C）。

A、网络接口B、可编程序控制器接口C、异步串行通信接口

46、（B）是平滑改变定子供电电压频率而使转速平滑变化的调速方法。

这是交流电动机的一种理想调速方法。

A、改变磁极对数P?

B、变频调速C、改变转差率调速

47、当转子加上负载转矩后，转子磁极轴线将落后定子磁场轴线一个θ夹角。

转子的负载转矩增大时，（A）。

A、转子的负载转矩增大时，夹角θ增大；B、转子的负载转矩增大时，夹角θ减小；

C、转子的负载转矩减小时，夹角θ增大；

48、（A）的数控系统是以工业PC机作为数控装置的支撑平台，再由各数控机床制造厂根据数控的需要，插入自己的控制卡和数控软件，构成相应的数控装置。

A、个人计算机式B、专用型结构C、多微处理器结构

49、工厂中电火花高频电源等都会产生强烈的电磁波，这种高频辐射能量通过空间的传播，被附近的数控系统所接收。

如果能量足够，就会干扰数控机床的正常工作，这种干扰称为（C）。

A、电磁波干扰B、供电线路的干扰C、信号传输干扰

50、主轴定向控制有机械和电气两种方式，采用（C）作为主轴定向控制可在0o～360o间任意定向，例如，执行M19S180指令，主轴就停在180o的位置上。

A、编码器B、磁性传感器C、感应同步器

51、行程为几米到几十米的中型或大型机床中，工作台位移的直线测量大多数采用（B）来实现。

A、光电编码器B、光栅C、感应同步器

52、数控机床上用的（C），是利用两个光栅相互重叠时形成的莫尔条纹现象，制成的光电式位移测量装置。

A、磁栅B、旋转变压器C、光栅尺

53、对于PLC，内部标志位（A）可以按位使用，作为控制继电器（又称为中间继电器），用来存储中间操作数或其他控制信息。

A、用M表示B、用I表示C、用Q表示

《数控机床电气控制》复习资料

（2）

二、判断题

1、自动控制系统中用于发送控制指令的电器称为主令电器。

常用的主令电器有按钮开关、行程开关、接近开关等。

（√）

2、中间继电器实际上也是一种电压继电器，只是它具有数量较多、容量较大的触点，起到中间放大的作用。

（√）

3、由电动机学基本原理可知，交流电动机的同步转速与定子供电频率无关。

（×）

4、语句表又叫做指令表，是各种PLC通用的一种图形编程语言，在形式上类似于继电器控制电路。

（×）

5、数控机床加工精度，在很大程度上取决于数控机床位置检测装置的精度。

（√）

6、PLC内部可以看作是由许多“硬继电器”等逻辑部件组成的。

（×）

7、常用的位移执行机构有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。

（√）

8、直接起动是一种简单、可靠、经济的起动方式，也适合于较大容量（大于10KW）的电动机。

（×）

9、绝对式位置检测是：

每个被测点的位置都从一个固定的零点算起。

（√）

10、数控机床位置检测装置的分辨率与数控机床的分辨率精度是相同的。

（×）

11、主轴定向控制又称主轴准停控制，即当主轴停止时能控制其停在固定位置，对M06和M19指令有效。

（√）

12、电器元件布置图是用规定的图形符号，根据原理图，按各电器元件相对位置绘制的实际接线图。

（√）

13、热继电器的作用是对电路进行短路保护。

（×）

14、以交流伺服电机为驱动单元的数控系统称为闭环数控系统。

（×）

15、接近开关多为三线制。

三线制接近开关有二根电源线（通常为24V）和一根输出线。

（√）

16、开环伺服系统即为无位置反馈的系统，其驱动元件主要是步进电动机。

（√）

17、继电器的输入信号只能是电流、电压等电学量。

（×）

18、屏蔽技术利用金属材料制成容器，将需要防护的电路或线路包在其中，可以防止电场或磁场的耦合干扰。

（√）

19、步进电动机驱动装置由环形脉冲分配器、功率放大驱动电路两大部分组成。

（√）

20、在光电编码器的里圈里还一条透光条纹C（零标志刻线），用以每产生一个脉冲，该脉冲信号又称为零标志脉冲，作为测量基准。

（√）

21、接触器按其主触点通过电流的种类不同，分为交流、直流两种，机床上应用最多的是直流接触器。

（×）

22、数控机床“接地”只是为了人身安全。

（×）

23、直线控制数控机床的数控装置只要求能够精确地控制从一个坐标点到另一个坐标点的定位精度，而不管是按什么轨迹运动，在移动过程中不进行任何加工。

（×）

24、对于较大容量（大于10KW）的电动机，因起动电流大（可达额定电流的4～7倍），一般采用减压起动方式来降低起动电流。

（√）

25、数控系统的很多些功能既能采用软件实现，也可以由硬件实现。

（√）

26、标准的感应同步尺250㎜，尺上是单向、均匀、连续的感应绕组；滑尺长100㎜，尺上只有一组励磁绕组。

（×）

27、PLC（可编程序控制器）的软件分为系统软件和用户程序两大部分。

系统软件用以控制PLC本身的运作。

用户程序由PLC的使用者编制并输入，用于控制外部被控对象的运行。

（√）

28、LD（装载常开触点指令）和LDN（装载常闭触点）指令总是位于一段逻辑的开始。

（√）

《数控机床电气控制》复习资料（3）

三、问答题

1、正弦波脉宽调制（SPWM）变频器采用的重要理论基础是什么？

答：

在采样控制理论中有一个重要结论，冲量（窄脉冲的面积）相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

电动机就是一个惯性的环节，该结论是SPWM控制的重要理论基础。

2、数控机床控制系统的基本组成包括哪几部分？

答：

数控机床控制系统的基本组成包括输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、机床电气逻辑控制装置、位置检测装置。

3、步进电动机的环形脉冲分配器的作用是什么？

答：

环形脉冲分配器是用于控制步进电动机的通电方式的，其作用是将CNC装置送来的一系列指令脉冲按照一定的循环规律依次分配给电动机的各相绕组，控制各相绕组的通电和断电。

4、简述数控装置（CNC）硬件部分由哪两方面基本结构组成。

答：

就CNC装置硬件基本组成而言，它一方面具有一般微型计算机的基本结构，如中央处理单元（CPU）、总线、存储器、输入/输出接口等，另一方面又具有数控机床完成特有功能所需要的功能模块和接口单元，如手动数据输入（MDI）接口、PLC接口、纸带阅读机接口等。

5、电动机起动电流很大，当电动机起动时，热继电器会不会动作为什么

答：

当负载电流超过整定电流值并经过一定时间后，发热元件所产生的热量使双金属片受热弯曲，带动动触点与静触点分断，切断电动机的控制回路，使接触器线圈断电释放，从而断开主电路，实现对电动机的过载保护。

由此可见，热继电器由于热惯性，当电路短路时不能立即动作使电路立即断开，因此不能作短路保护。

6、什么是时间继电器？

答：

时间继电器是一种触点延时接通或断开的控制器，它在控制系统中的作用是通电延时和断电延时。

四、分析题

1、数控系统的干扰一般是指那些与信号无关的，在信号输入、传输和输出过程中出现的一些不确定的有害的电气瞬变现象。

这些瞬变现象会使数控系统出现异常情况，引起故障。

为此数控机床可以采用哪些抗干扰措施？

⑴减少供电线路干扰

数控机床的安置要远离中频、高频的电气设备；要避免大功率起动、停止频繁的设备，电火花设备同数控机床位于同一供电干线上，最好是采用独立的动力线供电。

⑵减少机床控制中的干扰

⑶屏蔽

屏蔽技术利用金属材料制成容器，将需要防护的电路或线路包在其中，可以防止电场或磁场的耦合干扰。

⑷保证“接地”良好

“接地”是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。

电网的许多干扰都是通过“接地”这条途径对机床起作用的。

2、数控机床的基本组成如图所示，试分析说明控制系统各部分的作用。

分析：

输入/输出装置：

是数控系统中的人机交互设备，它能进行加工数据的输入和输出；

数控装置：

是数控系统的核心，数控装置实际上就是微型计算机系统。

伺服驱动装置：

是数控机床的执行机构，是数控系统和机床本体之间的电气联系环节。

位置检测装置：

是用来检测工作台的实际位移或丝杠的实际转角。

机床电气逻辑控制装置：

是对主轴起/停、换刀、冷却液开/停等辅助功能进行控制。

3、永磁式同步型交流电动机的工作原理如图所示，试分析其工作原理，并回答转子磁极轴线与定子磁场轴线θ夹角的大小与什么因素有关？

分析：

交流伺服电动机的转子是一个具有两个极的永磁体（也可以是多极的）。

按照电动机学原理，当同步型电动机的定子三相绕组接通三相交流电源时，就会产生旋转磁场（NS，SS）以同步转速ns逆时针方向旋转。

根据两异性磁极相吸的原理，定子磁极NS（或SS）紧紧吸住转子，以同步转速ns在空间旋转，即转子和定子磁场同步旋转。

当转子加上负载转矩后，转子磁极轴线将落后定子磁场轴线一个θ夹角。

转子的负载转矩增大时，定子磁极轴线与转子磁极轴线间的夹角θ增大；当负载转矩减小时θ角减小。

4、三相反应式步进电动机的结构及工作原理如图所示，请回答步进电动机主要由哪几部分组成，并简要分析三相反应式步进电动机的工作原理。

分析解答：

⑴它是由转子、定子及定子绕组所组成。

⑵工作原理：

当定子A相绕组通电时，形成以A—A′为轴线的磁场，转子受磁场拉力作用而产生转矩，使转子的1、3齿和定子的A—A′极对齐，；当A相断电、B相绕组通电时，以B—B′为轴线的磁场使转子的2、4齿和定子的B—B′极对齐，转子将在空间逆时针转过30度角；

当B相断电、C相绕组通电时，以C—C′为轴线的磁场使转子的1、3齿和定子的C—C′极对齐，转子将在空间又逆时针转过30o角。

如此按A→B→C→A的顺序通电，转子就会不断地按逆时针方向转动；如按A→C→B→A的顺序的通电，转子就会不断地按顺时针方向转动。

第四章?

数控机床的伺服驱动

本章主要授课内容伺服驱动概述；步进电机驱动系统；直流伺服系统；交流伺服系统；主轴驱动系统。

通过此章学习需要掌握数控伺服驱动系统的分类及要求；熟练掌握步进电机驱动系统，了解直流伺服系统，熟练掌握交流伺服系统，掌握主轴驱动系统，包括准停装置。

一、单选题

1、下列数哪个数大（B）（大B、中A、小C）

A、（569）8B、（6487）16C、（）2

（569）8=（0）2（6487）16=（011）2

（）2=（182）10

2、接触器是下列的哪一种的控制电器（A）。

A、用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。

B、能用于正常工作时不频繁接通和断开的电路，而且当电路发生过载、短路或失压等故障时，能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备。

C、能根据某种输入信号的变化而接通或断开控制电路。

3、（B）是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。

A、自动空气开关B、接触器C、电流继电器

4、（B）不但能用于正常工作时不频繁接通和断开的电路，而且当电路发生过载、短路或失压等故障时，能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备。

A、刀开关B、低压断路器C、组合开关

5、接近开关又称无触点行程开关，当运动着的物体在一定范围内与之接近时，它就会发生物体接近而“动作”的信号，（B）

A、以直接接触方式检测运动物体的位置。

B、以不直接接触方式检测运动物体的位置。

C、以间接接触方式检测运动物体的位置。

6、（A）又称无触点行程开关，当运动着的物体在一定范围内与之接近时，它就会发生物体接近而“动作”的信号，以不直接接触方式检测运动物体的位置。

A、接近开关B、按钮开关C、组合开关

7、电流继电器是根据输入电流信号的大小而动作的继电器。

其线圈是（C）

A、匝数多、导线细、阻抗大。

B、匝数多、导线粗、阻抗大。

C、匝数少、导线粗、阻抗小。

8、电流继电器与电压继电器的区别主要是（A）不同。

电流继电器的线圈匝数少、导线粗，与负载串联以反映电路电流的变化。

电压继电器的线圈匝数多、导线细，与负载并联以反映其两端的电压。

A、线圈B、衔铁C、触点

9、用来表明各种电气元件在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置电气控制系统图是（B）。

A、电气原理图B、电器元件布置图C、电器安装接线图

10、（B）是用来表达所有电气元件的导电部件和接线端子之间相互关系的图形。

A、电气元件布置图B、电气原理图C、电气安装接线图

11、热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，主要用于电动机或其他负载的（B）保护。

A、过压B、过载C、过流

12、位置检测装置能检测的最小位置变化量称作分辨率。

位置检测装置的分辨率应适当（A）机床加工精度。

A、高于B、低于C、等于

13、位置检测装置输出信号的变化量相对于输入信号变化量的比值为（A）。

A、灵敏度B、测量范围C、零漂

14、在输入量没有变化时，随时间和温度的变化，位置检测装置的输出量发生变化是（C）。

A、灵敏度B、分辨率C、零漂与温漂

15、位置检测装置能检测的最小位置变化量称为（B）。

A、灵敏度B、分辨率C、零漂与温漂

16、位置检测装置按检测量的测量基准，可分为（A）和增量式测量。

A、绝对式B、直接测量C、回转型

17、采用安装在电机或丝杠轴端的回转型检测元件测量机床直线位移的检测方法叫做（C）。

A、绝对测量B、直接测量C、间接测量

18、（A）用来检测工作台的实际位移或丝杠的实际转角。

A、位置检测装置B、进给伺服系统C、数控装置

19、（B）是指每个被测点的位置都从一个固定的零点算起，对应的测量值以二进制编码数据形式输出。

A、增量式位置检测B、绝对式位置检测C、直接测量

20、（A）是指只测位移增量，每检测到位置移动一个基本单位时，就输出一个脉冲波或正弦波，通过脉冲计数便可得到位移量。

A、增量式位置检测B、绝对式位置检测C、直接测量

21、在光电编码盘的里圈里还有一条透光条纹C（零标志刻线），用以每转产生一个脉冲，该脉冲信号又称为零标志脉冲，作为（B）

A、分辨率B、测量基准C、灵敏度

22、旋转编码器是一种（B）检测装置，在数控机床中得到了广泛的使用。

A、直线位移B、角位移C、短距离直线位移

23、（A）一般要在两点间移动的同时进行加工，所以不仅要求有准确的定位功能，还要求从一点到另一点之间按直线规律运动，而且对运动的速度进行控制。

A、直线控制的数控机床B、轮廓控制的数控机床C、点位控制的数控机床

24、某数控机床的数控装置只要求能够精确地控制从一个坐标点到另一个坐标点的定位精度，而不管是按什么轨迹运动，在移动过程中不进行任何加工。

那么这是属于（C）。

A、直线控制的数控机床B、轮廓控制的数控机床C、点位控制的数控机床

25、位置检测元件不直接安装在进给坐标的最终运动部件上，而是中间经过机械传动部件的位置转换（称为间接测量），亦即，坐标运动的传动链有一部分在位置闭环以外，这种伺服系统称为（B）。

A、开环伺服系统B、半闭环系统C、闭环伺服系统

26、（B）是数控系统的核心。

A、进给伺服系统B、数控装置C、可编程序控制器（PLC）

27、数控装置是整个数控系统的核心，按CNC装置中微处理器的个数可以分为单微处